功率变换器及电源装置的制作方法

本申请属于功率变换器，尤其涉及一种功率变换器及电源装置。

背景技术：

1、功率变换器作为现代电力供应系统中重要的组成部分，广泛应用于电源装置，以满足各种设备和电子产品的电源需求。现有的功率变换器一般由前级boost无桥功率因数校正电路(power factor correction，pfc)和后级llc(low inductance lowcapacitance)dc-dc变换器构成。然而，前级采用升压电路将交流电压转换为直流母线电压，后级采用llc dc-dc变换器再将较高的直流母线电压转换为较低的直流输出电压。在升压和降压的整个过程会产生较多的功率损耗，转换效率低。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种功率变换器及电源装置，可以解决现有的功率变换器前级采用升压电路且后级采用dc-dc降压电路导致的功率损耗大的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种功率变换器，包括开关模块、第一储能模块、第二储能模块和充放电模块；

3、所述第一储能模块用于与交流源的第一端电连接，所述开关模块分别与所述第一储能模块、所述第二储能模块、所述充放电模块和所述交流源的第二端电连接，所述第二储能模块分别与所述充放电模块和负载电连接。

4、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述开关模块包括第一开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的阳极分别与所述第三二极管的阳极和所述第一开关管的源极电连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第二二极管的阳极、所述第一储能模块和所述充放电模块电连接，所述第四二极管的阳极分别与所述第三二极管的阴极、所述交流源的第二端和所述第二储能模块电连接，所述第四二极管的阴极分别与所述第一开关管的漏极和所述第二二极管的阴极电连接，所述第一开关管的栅极用于与控制模块电连接。

5、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述开关模块包括第二开关管和第三开关管，所述第二开关管的漏极分别与所述第一储能模块和所述充放电模块电连接，所述第二开关管的源极与所述第三开关管的源极电连接，所述第三开关管的漏极分别与所述交流源的第二端和所述第二储能模块电连接，所述第二开关管的栅极和所述第三开关管的栅极均用于与控制模块电连接。

6、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述开关模块包括第四开关管和第五开关管，所述第四开关管的源极分别与所述第一储能模块和所述充放电模块电连接，所述第四开关管的漏极与所述第五开关管的漏极电连接，所述第五开关管的源极分别与所述交流源的第二端和所述第二储能模块电连接，所述第四开关管的栅极和所述第五开关管的栅极均用于与控制模块电连接。

7、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述充放电模块包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述开关模块电连接，所述第一电容的第二端与所述第二储能模块电连接。

8、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一储能模块包括第一电感，所述第一电感的第一端与所述开关模块电连接，所述第一电感的第二端用于与所述交流源的第一端电连接。

9、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第二储能模块包括第二电容、第三电容、第二电感、第五二极管和第六二极管，所述第二电感的第一端分别与所述充放电模块、所述第五二极管的阳极和所述第六二极管的阴极电连接，所述第二电容的第一端分别与所述第五二极管的阴极和所述负载电连接，所述第二电容的第二端分别与所述第二电感的第二端、所述第三电容的第一端、所述开关模块和所述负载电连接，所述第三电容的第二端分别与所述第六二极管的阳极和所述负载电连接。

10、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第二储能模块包括第四电容、第六开关管、第七开关管、第七二极管、第八二极管和第一变压器，所述第一变压器的初级线圈的第一端与所述充放电模块电连接，所述第一变压器的初级线圈的第二端与所述开关模块电连接，所述第一变压器的次级线圈的第一端与所述第七二极管的阳极电连接，所述第一变压器的次级线圈的第二端与所述第八二极管的阳极电连接，所述第一变压器的次级线圈的中心抽头端分别与所述第四电容的第二端和所述负载电连接，所述第六开关管的漏极与所述第七二极管的阴极电连接，所述第六开关管的源极分别与所述第七开关管的源极、所述第四电容的第一端和所述负载电连接，所述第七开关管的漏极与所述第八二极管的阴极电连接。

11、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述充放电模块还包括第五电容，所述第二储能模块包括第六电容、第九二极管、第十二极管、第二变压器和第三变压器，所述第五电容的第一端分别与所述充放电模块和所述开关模块电连接，所述第二变压器的初级线圈的第一端与所述充放电模块电连接，所述第二变压器的初级线圈的第二端分别与所述开关模块和所述第三变压器的初级线圈的第一端电连接，所述第二变压器的次级线圈的第一端与所述第九二极管的阳极电连接，所述第二变压器的次级线圈的第二端分别与所述第六电容的第二端、所述第三变压器的次级线圈的第二端和负载电连接，所述第九二极管的阴极分别与所述第六电容的第一端、所述第十二极管的阴极和所述负载电连接，所述第三变压器的初级线圈的第二端与所述第五电容的第二端电连接，所述第三变压器的次级线圈的第一端与所述第十二极管的阳极电连接。

12、在第二方面，本申请实施例提供了一种电源装置，包括控制模块和第一方面任一项所述的功率变换器，所述控制模块与所述功率变换器中的开关模块电连接。

13、本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

14、本申请实施例提供的功率变换器，包括开关模块、第一储能模块、第二储能模块和充放电模块。

15、当交流源的第一端为正电压且开关模块处于导通状态时，第一储能模块用于储能，充放电模块用于向第二储能模块释放能量，第二储能模块中存储的直流电为负载供电。当交流源的第一端为正电压且开关模块处于断开状态时，第一储能模块用于释放能量为充放电模块、第二储能模块和负载供电。当交流源的第二端为负电压且开关模块处于导通状态时，第一储能模块用于储能，充放电模块用于向第二储能模块释放能量，第二储能模块中存储的直流电为负载供电。当交流源的第二端为负电压且开关模块处于断开状态时，第一储能模块用于释放能量为充放电模块、第二储能模块和负载供电。由此实现交流电转换为直流电为负载供电。

16、综上所述，本申请实施例提供的功率变换器在工作过程中，根据开关模块的导通和断开实现电流的正反向切换，从而使能量在第一储能模块、第二储能模块和充放电模块之间有效地流动和转换，使输出的电压等于负载所需的电压，为负载供电。无需将交流源输出的电压先进行升压后再进行降压处理，避免了能量的浪费。因此，本申请提供的功率变换器可以解决现有的功率变换器中前级升压电路和后级dc-dc降压电路所导致的功率损耗大的问题，减少了功率的损耗，提高了功率转换的效率。

技术特征：

1.一种功率变换器，其特征在于，包括开关模块、第一储能模块、第二储能模块和充放电模块；

2.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述开关模块包括第一开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的阳极分别与所述第三二极管的阳极和所述第一开关管的源极电连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第二二极管的阳极、所述第一储能模块和所述充放电模块电连接，所述第四二极管的阳极分别与所述第三二极管的阴极、所述交流源的第二端和所述第二储能模块电连接，所述第四二极管的阴极分别与所述第一开关管的漏极和所述第二二极管的阴极电连接，所述第一开关管的栅极用于与控制模块电连接。

3.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述开关模块包括第二开关管和第三开关管，所述第二开关管的漏极分别与所述第一储能模块和所述充放电模块电连接，所述第二开关管的源极与所述第三开关管的源极电连接，所述第三开关管的漏极分别与所述交流源的第二端和所述第二储能模块电连接，所述第二开关管的栅极和所述第三开关管的栅极均用于与控制模块电连接。

4.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述开关模块包括第四开关管和第五开关管，所述第四开关管的源极分别与所述第一储能模块和所述充放电模块电连接，所述第四开关管的漏极与所述第五开关管的漏极电连接，所述第五开关管的源极分别与所述交流源的第二端和所述第二储能模块电连接，所述第四开关管的栅极和所述第五开关管的栅极均用于与控制模块电连接。

5.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述充放电模块包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述开关模块电连接，所述第一电容的第二端与所述第二储能模块电连接。

6.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述第一储能模块包括第一电感，所述第一电感的第一端与所述开关模块电连接，所述第一电感的第二端用于与所述交流源的第一端电连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述第二储能模块包括第二电容、第三电容、第二电感、第五二极管和第六二极管，所述第二电感的第一端分别与所述充放电模块、所述第五二极管的阳极和所述第六二极管的阴极电连接，所述第二电容的第一端分别与所述第五二极管的阴极和所述负载电连接，所述第二电容的第二端分别与所述第二电感的第二端、所述第三电容的第一端、所述开关模块和所述负载电连接，所述第三电容的第二端分别与所述第六二极管的阳极和所述负载电连接。

8.根据权利要求1-6任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述第二储能模块包括第四电容、第六开关管、第七开关管、第七二极管、第八二极管和第一变压器，所述第一变压器的初级线圈的第一端与所述充放电模块电连接，所述第一变压器的初级线圈的第二端与所述开关模块电连接，所述第一变压器的次级线圈的第一端与所述第七二极管的阳极电连接，所述第一变压器的次级线圈的第二端与所述第八二极管的阳极电连接，所述第一变压器的次级线圈的中心抽头端分别与所述第四电容的第二端和所述负载电连接，所述第六开关管的漏极与所述第七二极管的阴极电连接，所述第六开关管的源极分别与所述第七开关管的源极、所述第四电容的第一端和所述负载电连接，所述第七开关管的漏极与所述第八二极管的阴极电连接。

9.根据权利要求1-6任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述充放电模块还包括第五电容，所述第二储能模块包括第六电容、第九二极管、第十二极管、第二变压器和第三变压器，所述第五电容的第一端分别与所述充放电模块和所述开关模块电连接，所述第二变压器的初级线圈的第一端与所述充放电模块电连接，所述第二变压器的初级线圈的第二端分别与所述开关模块和所述第三变压器的初级线圈的第一端电连接，所述第二变压器的次级线圈的第一端与所述第九二极管的阳极电连接，所述第二变压器的次级线圈的第二端分别与所述第六电容的第二端、所述第三变压器的次级线圈的第二端和负载电连接，所述第九二极管的阴极分别与所述第六电容的第一端、所述第十二极管的阴极和所述负载电连接，所述第三变压器的初级线圈的第二端与所述第五电容的第二端电连接，所述第三变压器的次级线圈的第一端与所述第十二极管的阳极电连接。

10.一种电源装置，其特征在于，包括控制模块和权利要求1-9任一项所述的功率变换器，所述控制模块与所述功率变换器中的开关模块电连接。

技术总结本申请适用于功率变换器技术领域，提供了一种功率变换器及电源装置，上述功率变换器包括开关模块、第一储能模块、第二储能模块和充放电模块。第一储能模块用于与交流源的第一端电连接，开关模块分别与第一储能模块、第二储能模块、充放电模块和交流源的第二端电连接，第二储能模块分别与充放电模块和负载电连接。本申请中功率变换器在工作过程中，无需将交流源输出的电压先进行升压处理后再进行降压处理，避免了能量浪费，减少了功率损耗，提高了功率转换效率。技术研发人员：袁玉凤,邱沅江,陆永松,蒋黎明受保护的技术使用者：深圳正沃能源技术有限公司技术研发日：20231127技术公布日：2024/7/18